Forscher finden heraus, dass der CRISPR-Cas9-Geneditierungsansatz das Sozialverhalten von Tieren verändern kann

Wissenschaftler der Georgia State University haben genmanipulierte Hamster für Studien der sozialen Neurowissenschaften geschaffen und festgestellt, dass die Biologie hinter sozialem Verhalten komplexer sein könnte als bisher angenommen.

Ein Team von Forschern der Georgia State University unter der Leitung von Regents Professor für Neurowissenschaften H. Elliott Albers und Distinguished University Professor Kim Huhman nutzte die CRISPR-Cas9-Technologie, um die Wirkungen eines neurochemischen Signalwegs zu eliminieren, der eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des sozialen Verhaltens von Säugetieren spielt. Vasopressin und der Rezeptor namens Avpr1a, auf den es wirkt, regulieren soziale Phänomene, die von Paarbindung, Kooperation und sozialer Kommunikation bis hin zu Dominanz und Aggression reichen. Die neue Studie, veröffentlicht im Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)stellt fest, dass das Ausschalten des Avpr1a-Rezeptors bei Hamstern und damit die effektive Eliminierung der Wirkung von Vasopressin darauf den Ausdruck des Sozialverhaltens auf unerwartete Weise dramatisch veränderte.

„Wir waren wirklich überrascht von den Ergebnissen“, sagte Albers. „Wir erwarteten, dass wir sowohl die Aggression als auch die soziale Kommunikation reduzieren würden, wenn wir die Vasopressin-Aktivität eliminieren würden. Aber das Gegenteil geschah.“

Stattdessen zeigten die Hamster ohne den Rezeptor ein viel stärkeres soziales Kommunikationsverhalten als ihre Artgenossen mit intakten Rezeptoren. Noch interessanter ist, dass die typischen Geschlechtsunterschiede, die bei der Aggressivität beobachtet wurden, beseitigt wurden, da sowohl männliche als auch weibliche Hamster ein hohes Maß an Aggression gegenüber anderen gleichgeschlechtlichen Individuen zeigten.

„Dies legt eine erschreckende Schlussfolgerung nahe“, sagte Albers. „Obwohl wir wissen, dass Vasopressin das soziale Verhalten erhöht, indem es in einer Reihe von Gehirnregionen wirkt, ist es möglich, dass die globaleren Wirkungen des Avpr1a-Rezeptors hemmend sind.

„Wir verstehen dieses System nicht so gut, wie wir dachten. Die kontraintuitiven Ergebnisse sagen uns, dass wir anfangen müssen, über die Wirkung dieser Rezeptoren in ganzen Schaltkreisen des Gehirns nachzudenken und nicht nur in bestimmten Gehirnregionen.“

Die in der Forschung verwendeten Hamster waren Syrische Hamster, die für Studien zu Sozialverhalten, Aggression und Kommunikation immer wichtiger werden. Sie sind die Arten, bei denen erstmals gezeigt wurde, dass Vasopressin die Sozialität beeinflusst. Hamster bieten ein leistungsfähiges Modell für die Untersuchung des Sozialverhaltens, da ihre soziale Organisation der von Menschen weitaus ähnlicher ist als die von Mäusen, obwohl Mäuse das am häufigsten verwendete Versuchstier sind. Hamster sind auch in anderer Hinsicht einzigartige Forschungstiere, erklärte Huhman, stellvertretender Direktor des Neuroscience Institute im Bundesstaat Georgia.

„Ihre Stressreaktion ähnelt eher der von Menschen als anderen Nagetieren. Sie setzen das Stresshormon Cortisol frei, genau wie Menschen. Sie bekommen auch viele der Krebsarten, die Menschen bekommen“, sagte sie. „Ihre Anfälligkeit für das SARS-CoV-2-Virus, das COVID-19 verursacht, macht sie zur Nagetierart der Wahl, weil sie genauso anfällig dafür sind wie wir.“

Die Arbeit mit CRISPR bei Hamstern war ein bedeutender Fortschritt, sagen beide Forscher. „Gen-editierte Hamster zu entwickeln war nicht einfach“, sagte Albers. „Aber es ist wichtig, die am menschlichen Sozialverhalten beteiligten Neuroschaltkreise zu verstehen, und unser Modell hat translationale Relevanz für die menschliche Gesundheit. Das Verständnis der Rolle von Vasopressin im Verhalten ist notwendig, um potenzielle neue und effektivere Behandlungsstrategien für eine vielfältige Gruppe von neuropsychiatrischen Erkrankungen zu identifizieren von Autismus bis Depression.“